Đề bài
Câu 1. Đốt cháy 3 lít hỗn hợp khí gồm hai hiđrocacbon no kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng, dẫn sản phẩm lần lượt qua bình [1] đựng CaCl2 khan rồi bình [2] đựng dung dịch KOH. Sau thí nghiệm khối lượng bình [1] tăng 6,43 gam, bình [2] tăng 9,82 gam. Xác định công thức hiđrocacbon và tính hàm lượng phần trăm [theo thể tích] của chúng trong hỗn hợp, các thể tích khí đo ở đktc.
Câu 2. Đốt cháy hoàn toàn 3,36 lít một ankan khí X [đktc], thu được 13,2 gam khí CO2. Xác định công thức phân tử của X.
Lời giải chi tiết
Câu 1.
+] Lập công thức hai hiđrocacbon no.
Gọi công thức của hiđrocacbon thứ nhất: \[{C_n}{H_{2n + 2}}\] có [a mol]
và công thức của hiđrocacbon thứ hai: \[{C_m}{H_{2m + 2}}\] có [b mol]
Ta có: nhỗn hợp \[ = \dfrac{3}{{22,4}}\left[ {mol} \right] \Rightarrow a + b = \dfrac{3}{{22,4}}\] [I]
Phản ứng:
Vì bình [1] hấp thụ H2O nên khối lượng bình tăng bằng khối lượng H2O
\[ \Rightarrow {m_{{H_2}O}} = 6,43\left[ {gam} \right]\]
\[\Rightarrow {m_{{H_2}O}} = a\left[ {n + 1} \right] + b\left[ {m + 1} \right] \]\[\,= \dfrac{{6,43}}{{18}}{\rm{ }}\left[ {II} \right]\]
Bình [2] hấp thụ CO2 nên khối lượng bình tăng bằng khối lượng CO2
\[ \Rightarrow {m_{C{O_2}}} = 9,82gam \]\[\Rightarrow {n_{C{O_2}}} = an + bm = \dfrac{{9,82}}{{44}}{\rm{ }}\left[ {III} \right]\]
Vì hai ankan kế tiếp nhau nên m = n + 1 [IV]
Từ [4] \[ \Rightarrow an + b\left[ {n + 1} \right] = \dfrac{{9,82}}{{44}}\]
\[ \Leftrightarrow n\left[ {a + b} \right] + b = \dfrac{{9,82}}{{44}}\]
\[\Leftrightarrow \dfrac{3}{{22,4}}.n + b = \dfrac{{9,82}}{{44}}\]
Vì là chất khí nên \[1 \le n \le 4\]
- Khi \[n = 1\] \[ \Rightarrow b = \dfrac{{9,82}}{{44}} - \dfrac{3}{{22,4}} = \dfrac{{87,968}}{{985,6}} \]\[\,= 0,0893\left[ {mol} \right]\]
Mà \[a + b = 0,134 \Rightarrow a = 0,0447\left[ {mol} \right]\]
- Khi \[n = 2 \] \[\Rightarrow b = \dfrac{{9,82}}{{44}} - \dfrac{6}{{22,4}} = \dfrac{{ - 44,032}}{{985,6}} < 0\] [loại]
Do vậy khi n càng lớn thì b càng giảm nên loại các trường hợp còn lại.
Vậy nghiệm duy nhất: n = 1; m = n + 1 = 2
Suy ra công thức hai ankan: CH4 và C2H6
+] Tính thành phần phần trăm thể tích các khí:
Gọi a là số mol CH4 và b là số mol của C2H6 trong 3 lít hỗn hợp.
Ta có:
Từ [1] và [2] \[ \Rightarrow a + 2b = \dfrac{{9,82}}{{44}}{\rm{ }}\left[ b \right]\]
Giải [a] và [b], ta được: \[\left\{ \begin{array}{l}a = 0,0447\left[ {mol} \right]\\b = 0,0893\left[ {mol} \right]\end{array} \right.\]
Vì là chất khí nên %V = %n
Vậy: \[\% {V_{C{H_4}}} = \% {n_{C{H_4}}} \]\[\,= \dfrac{{0,0447}}{{0,0447 + 0,0893}} \times 100\% = 33,3\% \]
\[\% {V_{{C_2}{H_6}}} = \% {n_{{C_2}{H_6}}}\]\[\, = 100\% - 33,3\% = 66,7\% \]
Câu 2.
Ta có: \[{n_{ankan}} = \dfrac{{3,36}}{{22,4}} = 0,15\left[ {mol} \right];\]
\[{n_{C{O_2}}} = \dfrac{{13,2}}{{44}} = 0,3\left[ {mol} \right]\]
Phản ứng: \[\begin{array}{l}Cn{H_{2n + 2}} + \left[ {\frac{{3n + 1}}{2}} \right]{O_2} \to nC{O_2} + \left[ {n + 1} \right]{H_2}O{\rm{ }}\left[ 1 \right]\\{\rm{ 0,15 }} \to {\rm{\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\, 0,15n }}\left[ {mol} \right]\end{array}\]
Từ [1] \[{n_{C{O_2}}} = 0,15n = 0,3 \Rightarrow n = 2\]
Vậy công thức phân tử: C2H6.